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Synthesis and Reactivity of Coordinatively Unsaturated Transition Metal Carbide Clusters

Research Project

Project/Area Number 20H02758
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
Research InstitutionOsaka Metropolitan University (2022-2023)
Osaka Prefecture University (2020-2021)

Principal Investigator

Takemoto Shin  大阪公立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (20347511)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
Keywordsカーバイド / メタロカルベン / フィッシャートロプシュ / ニトロゲナーゼ / クラスター / Fischer-Tropsch / 鉄硫黄クラスター / ルテニウム / カルベン / Fischer-Tropsh合成 / Fischer-Tropsch反応 / キュバン型クラスター / メチレン / メチリジン / Fischer-Tropsh / フィッシャー・トロプシュ反応
Outline of Research at the Start

人造石油の合成や生物学的窒素固定において「カーバイドクラスター」と呼ばれる金属活性種が重要な役割を担っていることが明らかにされています。しかし、その分子レベルでの反応機構についてはほとんど解明されていません。本研究では独自に合成した配位不飽和な遷移金属カーバイドクラスターをモデルとして、これらの反応系におけるカーバイドクラスターの反応性の解明に迫ります。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we have created coordinatively unsaturated molecular transition metal carbide clusters, which serve as models for catalytic active species in the Fischer-Tropsch reaction and nitrogen fixation enzymes. Furthermore, we investigated the carbon chain formation reactions from carbides and the coordination and transformation modes of nitrogen fixation-related substrates using these clusters as the reaction field. This led to the acquisition of new academic insights that serve as an intellectual foundation for elucidating the functions of metal carbide species in the active sites of FT reactions and nitrogenases.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、フィッシャートロプシュ反応や窒素固定反応の機構に関わりの深い、遷移金属カーバイドクラスターの合成法と反応性を明らかにした。C1源として Ph2S=CH2 を用いるカーバイドクラスターの新しい合成法を開発し、これにより二核カーバイド錯体を選択的に合成した。さらに、これらのクラスターをモデルとして、触媒反応の機構を研究し、次世代液体燃料やアンモニア合成の革新にも繋がりうる学術的知見を提供した。本研究は、基礎化学のみならず、触媒化学、生物無機化学、錯体化学、有機金属化学の各分野においても重要な学術的意義を有しており、社会的にも重要な反応プロセスの機構解明にも貢献している。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] η6-アレーン錯体の形成を利用した芳香族化合物の触媒的変換2023

    • Author(s)
      竹本真、松坂裕之
    • Journal Title

      月刊ファインケミカル

      Volume: 52(11) Pages: 1-14

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Journal Article] Linear Carbon Chain Growth Reactions of Ruthenium Carbide Complexes2021

    • Author(s)
      Takemoto Shin、Matsuzaka Hiroyuki
    • Journal Title

      Journal of Synthetic Organic Chemistry, Japan

      Volume: 79 Issue: 12 Pages: 1136-1143

    • DOI

      10.5059/yukigoseikyokaishi.79.1136

    • NAID

      130008127545

    • ISSN
      0037-9980, 1883-6526
    • Year and Date
      2021-12-01
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Linear Hydrocarbon Chain Growth from a Molecular Diruthenium Carbide Platform2021

    • Author(s)
      Ohata Jun、Teramoto Akira、Fujita Hiroaki、Takemoto Shin、Matsuzaka Hiroyuki
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 143 Issue: 39 Pages: 16105-16112

    • DOI

      10.1021/jacs.1c06586

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Tin-Ruthenium Cooperative Catalyst for Disproportionation of Formic Acid to Methanol2021

    • Author(s)
      Fujita Hiroaki、Takemoto Shin、Matsuzaka Hiroyuki
    • Journal Title

      ACS Catalysis

      Volume: 11 Issue: 12 Pages: 7460-7466

    • DOI

      10.1021/acscatal.1c01344

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Metal-metal multiple bond formation induced by σ-acceptor Lewis acid ligands2021

    • Author(s)
      Shin Takemoto, Kaname Yoshii, Takahiro Yamano, Akihiro Tsurusaki, Hiroyuki Matsuzaka
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 57 Issue: 7 Pages: 923-926

    • DOI

      10.1039/d0cc07278h

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Synthesis, Structure, and Catalytic Properties of Platinum π-Allyl Complexes Supported by Ru(bpy)2-based Metallophosphine Ligand2023

    • Author(s)
      木曽彩日・堀川順哉・阪上尚希・竹本真・松坂裕之
    • Organizer
      第69回有機金属化学討論会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] NHCを支持配位子とする 4Fe-4S ハライドクラスターの合成と性質2023

    • Author(s)
      中山雅記・矢野龍玄・竹本真・松坂裕之
    • Organizer
      錯体化学会第73回討論会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 嵩高いシクロペンタジエニル配位子を有する二核ルテニウムメチレン錯体の合成と反応性2022

    • Author(s)
      由良圭佑・竹本真・松坂裕之
    • Organizer
      第68回有機金属化学討論会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] レドックススイッチ機能を有する Ru-Pt 異種二核錯体の合成と反応性2022

    • Author(s)
      堀川順哉・阪上尚希・木曽彩日・竹本真・松坂裕之
    • Organizer
      錯体化学会第72回討論会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ルテノジチオエーテルおよびルテノジチオールを利用した異種多核錯体の合成2022

    • Author(s)
      大橋 竜馬・辻脇 実那・竹本 真・松坂 裕之
    • Organizer
      日本化学会 第103春季年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Synergy of Ruthenium and Tin in Metal-Metal Bond Formation and Catalysis2022

    • Author(s)
      Shin Takemoto
    • Organizer
      ACS Publications Summit: Organometallics Series
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 金属をテンプレートとするメチリジンクラスターの集積化と炭素ー炭素結合形成反応2022

    • Author(s)
      小関大輝、竹本真、松坂裕之
    • Organizer
      日本化学会第102春季年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Ru-Ir および Ru-Rh 異種二核錯体を触媒とするアリルアルコールの C-O 水素化分解および電解還元反応2021

    • Author(s)
      川地奏、辻脇実那、北所幸奈、西村美那子、竹本真、松坂裕之
    • Organizer
      錯体化学会第71回討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 炭素配位子を頂点に有するキュバン型ルテニウム硫黄クラスターの合成2021

    • Author(s)
      小澤智大、竹本真、松坂裕之
    • Organizer
      錯体化学会第71回討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ギ酸の不均化を利用したメタノール合成のためのスズールテニウム協同触媒の開発2021

    • Author(s)
      藤田裕成、竹本真、松坂裕之
    • Organizer
      第67回有機金属化学討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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